CC BY
73
УДК 587/588
Е.М. Медведев, К.А. Пестов Компания ГеоЛИДАР, Москва
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ALTEXIS - СРЕДСТВО ОБРАБОТКИ ВОЗДУШНЫХ ЛАЗЕРНО-ЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ
Обсуждаются технологические возможности обработки данных воздушной лазерной локации программными средствами на примере программного комплекса Altexis.
Лазерно-локационные методы съемки обладают целым рядом серьезных технологических преимуществ по сравнению с традиционными, как в топографических, так и в инженерно-изыскательских приложениях. Наибольший интерес представляет комбинирование лазерно-локационных и традиционных аэрофототопографических методов на этапах сбора и обработки аэросъемочных данных. Вместе с тем, результаты лазернолокационной съемки обладают рядом отличий от традиционных методов:
- Отсутствие стандартных методов представления результатов съемки;
- Представление в виде массива немаркированных точек;
- Большая пространственная плотность точек;
- Огромные объемы информации;
- Отсутствие навыков и знаний технологий обработки у пользователей;
- Использование материалов цифровой аэрофотосъемки, обеспеченных параметрами внешнего ориентирования.
В связи с указанными особенностями особую роль начинают играть программные средства обработки данных. Применяемые программные средства можно классифицировать по принадлежности к основным группам:
- штатные средства, поставляемые с аппаратурой (REALM производства Optec Inc., PosPac производства Applanix);
- прикладные пакеты общего назначения (Altexis производства Геолидара, TerraScan производства Terra Solid);
- специализированные пакеты (ArcView производства ESRI, AutoCAD производства AutoDesk).
Понимание потребностей заказчика позволило создать программный пакет общего назначения Altexis, охватывающий полный цикл обработки и ориентированный на обработку двух основных видов данных:
- Лазерно-локационные данные в виде дискретного множества лазерных точек;
- Растровые двумерные прямоугольные изображения (в первую очередь цифровые аэрофотоснимки), с выраженными фотограмметрическими свойствами, для которых возможно выполнить абсолютное ориентирование в геодезическом пространстве и геопозиционирование.
Технические требования программного пакета приведены в таблице.
Таблица. Технические требования программного пакета Altexis
Параметр Описание
Операционная система Windows 98 Windows Millennium Edition (ME) Windows 2GGG Windows XP
Процессор Pentium III-800 МГц (минимум) Pentium IV-1.2 ГГц и выше (рекомендуется)
Оперативная память 256 Мб (минимум) 1 Гб (рекомендуется)
Видео карта 800^600 SVGA, HighColor, 16 бит (минимум) 1280*1024 SVGA, 32 бита (рекомендуется)
Жесткий диск Установка программы 2 Мб Временная директория 1Гб
Манипуляторы Мышь, манипулятор типа трекбол, прочие манипуляторы
Дополнительное оборудование OpenGL-совместимая 3D видео карта Принтер, сетевая карта
Кроме аэрофотоснимков могут быть использованы тепловизионные (ИК) и спектрозональные изображения и, в принципе, любые другие изображения.
Программный комплекс Altexis обеспечивает возможность обработки лазерно-локационных данных, поставляемых аппаратурой всех ведущих мировых производителей - Optech, Leica, TopoSys и др. Для этой цели разработан гибкий интерфейс импорта ASCII данных, обеспечивающий ручную настройку на любой формат представления результатов лазерно-локационной съемки. Так, могут быть подгружены данные с произвольным количеством откликов для каждого зондирующего импульса, а каждая используемая лазерная точка может быть обеспечена как координатами, так и значением интенсивности отраженного импульса. Предусмотрена возможность подгрузки данных только на выбранную территорию, или только данных, полученных в определенном временном интервале.
Возможна подгрузка данных с прореживанием, а также с некоторым постоянным сдвигом на произвольный, заданный оператором вектор в пространстве. Так же предусмотрено большое количество настраиваемых фильтров, решающих две основные задачи - исключение неинформативных лазерных точек и преодоление возможных ошибок в формате представления исходных данных (оборванные или склеенные строки, недопустимые значения координат, немонотонность временного представления и др.).
Имеется возможность импорта данных, представленных в формате международного стандарта LAS. В результате выполнения операции импорта, первичные лазерно-локационные данные преобразуются к внутреннему формату Altexis - бинарному файлу ALX типа, который, как правило, в 5 - 7 раз компактнее соответствующего файла с исходными данными.
При импорте первичных лазерно-локационных данных, равно как и в дальнейшей работе, могут быть использованы различные геодезические системы координат (СК). Altexis штатно поддерживает СК двух референц-эллипсоидов WGS-84, Красовского и две картографические проекции Гаусса-
Крюгера и UTM. Задание любых других СК осуществляется пользователями в специальном окне настройки.
В программном комплексе Altexis используется категория "модель сенсора", которая предполагает полностью форматированное описание геометрических и временных соотношений, характеризующих взаимное положение и взаимодействие компонентов, участвующих в образовании лазерно-локаци-онных данных - GPS (GLONASS) антенны, сенсора IMU, сканирующего зеркала (призмы), цифровой камеры. Такой подход применим при использовании лазерно-локационной аппаратуры всех ведущих производителей. Введение категории модели сенсора позволяет значительно повысить качество метрологического обеспечения процесса обработки данных съемки. С использованием "модели сенсора" выполняются такие важные процедуры, как калибровка сканирующего блока, уравнивание маршрутов (при выполнении многомаршрутной съемки), уточнение аэросъемочных данных по наземным реперным точкам, а также геопривязка цифровых аэрофотоснимков.
Одним из полезных приложений категории "модель сенсора" является процедура контроля качества пилотирования и достоверности собранных лазерно-локационных данных, реализованная в Altexis в виде отдельного модуля. Благодаря описанному выше подходу, каждая лазерная точка обеспечена полным набором элементов внешнего ориентирования, а также информацией о времени совершения дальнометрического измерения, что позволяет оценить GPS обстановку и статус инерциальной системы в этот момент. Altexis предлагает информационно-поисковую систему, позволяющую выделить фрагменты траекторий и лазерно-локационных данных со значением любого пилотажно-навигационного параметра, выходящим за заданные границы.
Большое внимание в программной среде Altexis уделено выразительности предоставления данных. Все виды данных могут быть представлены в произвольном масштабе и проекции (план, профиль, изометрия). Общее количество видов, открытых для произвольного фрагмента данных, не ограничивается. Графический интерфейс поддерживает произвольную ориентацию линии визирования (с удалением невидимых компонентов), все виды сечений, выделение коридоров при визуализации. Активно используются методы цветного кодирования лазерных точек и других видов данных.
Благодаря использованию описанной выше модели сенсора в программном комплексе обеспечивается 100% автоматизация процесса ортотрансформирования и геопозиционирования цифровых аэрофотоснимков, получаемых параллельно с лазерно-локационными данными в ходе аэросъемки. Качество геопозиционирования аэрофотоснимков сопоставимо по уровню геодезической точности с лазернолокационными данными. Это создает благоприятные условия для параллельного использования обоих видов данных для камерального дешифрирования и выделения контуров.
При работе в программной среде Altexis оператор имеет возможность выполнять все виды геометрических измерений, как в плановом, так и в профильном окнах. Измерениям могут подвергаться лазерно-локационные и все производные виды данных (векторные объекты, TIN, GRID модели), а также ортофотоснимки (только плановые измерения) (рис. 1).
Рис. 1. Синхронные фрагменты представления ЛЛ данных и цифрового
аэрофотоснимка
Altexis поддерживает ручные (задаваемые оператором) и автоматические измерения. В последнем случае без участия оператора определяются расстояния между отдельными компонентами, например, между проводами пересекающихся ЛЭП, между проводом и растительностью и т. д.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. И.М. Данилин, Е.М. Медведев, С.Р. Мельников. Лазерная локация земли и леса. Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005. - 182 с.
© Е.М. Медведев, К.А. Пестов, 2006
